III. COHESION D’UN CRISTAL IONIQUE
Données :
mnucléons = 1,67 ⋅ 10-27 kg ; e = 1,6 ⋅ 10-19 C ; k = 9,0 ⋅ 109 SI ; G = 6,67 ⋅ 10-11 SI.
Le chlorure de calcium est un cristal ionique de formule CaCℓ2. Au sein de ce cristal, les
centres d’un ion calcium Ca2+ et d’un ion chlorure Cℓ- voisins sont séparés de la distance
d = 280 pm.
L’ion calcium, de numéro atomique Z = 20 et de nombre de masse A = 40, porte la charge
électrique + 2 e.
L’ion chlorure, de numéro atomique Z = 17 et de nombre de masse A = 35 porte la charge
électrique -e.
1. Rappeler les différentes particules élémentaires de l’atome, avec leur charge et leur masse.
On pourra présenter la réponse sous forme d’un tableau.
2. Donner la composition de l’atome de calcium 20
40Ca et celle de l’atome de chlore 17
35Cℓ.
3. Donner la composition de l’ion calcium et celle de l’ion chlorure.
4. Calculer la masse m(Ca2+) de l’ion calcium et la masse m(Cℓ-) de l’ion chlorure.
5. Calculez la force FG de l’interaction gravitationnelle qui s’exerce entre un ion calcium et un
ion chlorure voisins dans le cristal de chlorure de calcium.
6. Calculer la charge globale q(Ca2+) de l’ion calcium et la charge globale q(Cℓ-) de l’ion
chlorure.
7. Calculez la valeur de la force FE de l’interaction électrique s’exerçant entre un ion calcium
et un ion chlorure voisins dans le cristal de chlorure de calcium.
8. Cette interaction est-elle attractive ou répulsive ? Justifiez.
9. Calculer le rapport FE/FG entre ces deux forces. Quelle est l’interaction prédominante au
sein de ce cristal ? Peut-on négliger l’une d’elle par rapport à l’autre ? Laquelle ?
IV. BILAN DE MATIERE
Données : Masse molaire atomique M(Aℓ) = 27,0 g.mol-1 ; M(S) = 32,0 g.mol-1
On réalise un mélange de 3,2 g de soufre en poudre avec 4,0 g de poudre d’aluminium Aℓ. On
déclenche la transformation chimique. Il se forme du sulfure d’aluminium de formule brute
Aℓ2S3.
1. Calculer les quantités de matière des réactifs à l’état initial.
2. Ecrire l’équation de la transformation chimique.
3. Dresser le tableau d’avancement correspondant à cette transformation.
4. Déterminer le réactif limitant, rédiger correctement la réponse.
5. Indiquer la composition de l’état final en quantité de matière.
6. Calculer la masse de sulfure d’aluminium produit lors de la réaction.